- 先来看看黑洞的照片
图片选自/视觉中国
- 黑洞是怎么形成的？
图片选自/央视新闻
- 黑洞的理论起源和发展历史
对于黑洞的认识经历了一个漫长的过程。理论上，黑洞是爱因斯坦广义相对论预言存在的一种天体。它具有的超强引力使得光也无法逃脱它的势力范围。
不过，黑洞的概念最早出现在1798年。拉普拉斯根据牛顿力学计算，一个直径为太阳250倍而密度与地球一样的天体，其引力足以捕获其发出的光线而成为一个暗天体，也称为“暗星”。
1915年，爱因斯坦广义相对论诞生。1916年，史瓦西给出了广义相对论的第一个严格解释，他发现所有的星体都存在一个史瓦西半径，如果星体的实际半径比它的史瓦西半径要小，那么它就会变成一个黑洞。比如，太阳的史瓦西半径是3千米。
1939年，奥本海默根据广义相对论证明当天体的质量大于临界质量时，引力坍塌后不可能达到任何的稳态，只能形成黑洞。黑洞有两种，轴对称的克尔黑洞和球对称的史瓦西黑洞。
1974年，霍金证明黑洞具有与其温度相对应的热辐射，称为“黑洞辐射”。黑洞的质量越大，温度越低，发射过程就越慢。
- 在人类给黑洞“拍照”前，怎么确认黑洞？
在这次拍照前，天文学家们通过各种间接证据表明了黑洞的存在。比如，恒星、气体的运动透露了黑洞的踪迹，黑洞有强引力，对周围的恒星、气体会产生影响，于是我们可以通过观测这种影响来确认黑洞的存在，也可以根据黑洞吸积物质发出的光来判 断黑洞的存在，再就是通过看到黑洞成长的过程发现黑洞。
1970年，美国的“自由”号人造卫星发现位于天鹅座X-1上一个比太阳重30多倍的巨大星球，被一个重约10个太阳的看不见的物体牵引着。天文学家一致认为这个物体就是黑洞，这是人类发现的第一个黑洞。
中科院国家天文台研究员刘继峰领导的国际团队在世界上首次成功测量到X射线极亮天体的黑洞质量，研究成果2013年11月28日发表在国际权威杂志《自然》上。他们在3个月的时间跨度上对漩涡星系中X射线极亮源M101ULX－1进行了研究，并确认其中心天体为一个质量与恒星可比拟的黑洞。这个黑洞加伴星形成的黑洞双星系统位于2200万光年之外，是人类迄今发现的距离地球最遥远的黑洞双星。
- 给“黑洞”拍照，有什么难度？
最开始的8个望远镜分别是：南极望远镜；位于智利的阿塔卡马大型毫米波阵；位于智利的阿塔卡马探路者实验望远镜；位于墨西哥的大型毫米波望远镜；位于美国亚利桑那州的亚毫米波望远镜；位于夏威夷的麦克斯韦望远镜；位于夏威夷的亚毫米波望远镜；位于西班牙的毫米波射电天文所的30米毫米波望远镜。
要保证所有8个望远镜都能看到这两个黑洞，观测窗口期非常短暂，每年只有大约10天时间，2017年只有4月5日到4月14日合适。
源自中科院天文学研究员苟利军介绍说，这些望远镜都是在亚毫米波波段，通常需要在海拔比较高的地方来减少大气中水汽对于亚毫米光子的影响。比如说位于智利的阿塔卡马大型毫米波阵的海拔就有5000多米。据了解，该望远镜耗资140亿美元，灵敏度是目前单阵列当中最高的。
- 为什么一张照片要冲洗一年多？
虚拟的大望远镜阵列并非直接拍出了黑洞的图像，而是给出了许多数据，必须经历复杂的计算机处理过程。
因为有8个不同的望远镜，每一个望远镜收到的数据量都非常大，苟利军说，总的加在一起差不多有10个PB。现在一般的笔记本电脑的硬盘是1TB，这些望远镜为此次观测接收的数据，可以装满1万多个笔记本。此外，在2017年4月的联合观测以后，研究团队还进行了一些数据收集和校准的工作。科学家需要对望远镜接受的光子进行定标，确保不同望远镜接收到的光子是来自于同一时刻，最后才能将所有图像进行叠加。其中还有些缺失或模糊的部分，需要科学家们拼图。
光既有波动性又有粒子性，观测到的每一时刻波动性非常强，所以要对每一时刻接受的相位进行相位校对。苟利军给了一个形象的比喻。“比如我们在拍照片的时候，手晃动的话，相片会模糊掉。这跟照相机的工作模式有关系，照相机曝光时间如果非常短的话，比我们手晃动速度快很多的时候才能拍清楚，这就是为何要用高速摄像机拍摄运动员奔跑的形象。如果用普通照相机拍摄，会得到一个模糊的照片。”
完结
被遗忘的文字
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